13.5:

13.5: Çok Türlü Korunmuş Diziler

Multi-species Conserved Sequences

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Multi-species Conserved Sequences

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

13.4: Synteny and Evolution

13.6: Gene Duplication and Divergence

3,868 Views

•

02:51 min

•

April 07, 2021

Overview

Yeni nesil dizileme teknolojileri, çeşitli hayvan ve bitkilerin büyük genomik veri tabanlarını oluşturmuştur. İnsan genom projesi tamamlandığından beri, bilim adamları primatların, memelilerin ve diğer filogenetik olarak uzak canlıların genomunu incelediler. Bu tür büyük ölçekli çalışmalar, organizmalar arasındaki evrimsel ilişkiye dair yeni bilgiler sağlamıştır.

Her türün genomu birbirinden büyük farklılıklar gösterse de, birkaç dizi yüksek oranda korunmuştur. İki veya daha fazla tür arasındaki bu tür korunmuş DNA dizileri, topluca “çok türlü korunmuş diziler” olarak bilinir. Bu dizilerin mutasyona uğrama olasılığı daha düşüktür ve uzun bir süre boyunca çoğunlukla değişmeden kalır. Örneğin, bir ekzon ve kistik fibroz geninin üç intronik bölgesi, insanlar ve şempanzeler ve orangutanlar gibi daha yüksek maymunlar arasında yüksek oranda korunur.

Çoklu korunmuş dizilerin çoğu proteinleri kodlamaz; bunun yerine, uzun kodlamayan RNA’lara kopyalanırlar veya hiç kopyalanmazlar. Sentezlenen RNA elementleri, gen ekspresyonunun epigenetik regülasyonunda, pre-mRNA işlemede, alternatif eklemede, olgunlaşmada ve stabilitede rol oynayabilir. Kopyalanmamış diziler, korunmuş genik olmayan diziler (CNG) olarak adlandırılır. İnsan-fare genom karşılaştırması, insan genomunda yaklaşık 327.000 CNG olduğunu ortaya çıkardı. Bunların %65’i intergenik bölgeler ve %35’i intronlarda bulunur.

İnsan genomundaki ultra korunmuş diziler

Ultra korunmuş diziler, milyonlarca yıldır çok az değişikliğe uğramış veya hiç değişmemiş DNA dizileridir. Ultra korunmuş dizilerin çoğu, transkripsiyon faktörlerinin ve gelişimsel gen lokuslarının yakınındaki kümelerde yoğunlaşmıştır.

Ayrıca, evrensel olarak korunmuş bazı genler vardır. Bu genler yaşam için o kadar temeldir ki, bakterilerden memelilere kadar korunurlar. Örnekler arasında RNA polimeraz, Helyaklar, GTP bağlayıcı uzama faktörleri ve ABC taşıyıcıları bulunur.

Transcript

Birçok farklı tür arasında korunan nükleotid dizileri, çok tür korunmuş diziler olarak adlandırılır.

Örneğin, insanlar, sıçanlar ve fareler arasında, bu üç türün ortak memeli atalarından ayrılmasından bu yana değişmeden kalan binlerce DNA segmenti vardır.

Bu korunmuş dizilerin küçük bir kısmı RNA veya proteinleri kodlarken, çoğunluğu korunmuş genik olmayan diziler veya CNG’ler olarak da adlandırılan kodlamayan DNA dizileridir. Örneğin, insan ve fare genomunun korunmuş dizileri arasında, bunların sadece üçte biri fonksiyonel bir transkript üretirken, kalan üçte ikisi CNG’lerdir.

CNG’ler yaklaşık 50 ila 200 nükleotid uzunluğundadır ve genomdaki intergenik bölgelerde, bir gen içindeki intronlarda veya RNA transkriptinin çevrilmemiş bölgelerinde bulunabilir.

Bu dizilerden bazıları soylar arasında son derece korunur ve bu nedenle ultra korunmuş diziler olarak adlandırılır. İnsan, sıçan ve fare genomları arasında, her biri yaklaşık 100 baz uzunluğunda olan 5000’den fazla ultra korunmuş dizi vardır.

Soylar boyunca milyonlarca yıl boyunca dizilerin korunması, çok türlü korunmuş dizilerin hayatta kalmak için kritik olması gerektiğini gösterir. Bununla birlikte, korunmuş dizilerin çoğu bir proteini kodlamadığından, işlevleri hala bir sır olarak kalmaktadır.

Bu tür korunmuş dizilerin aşağıdaki birkaç işleve sahip olduğu tahmin edilmektedir. İlk olarak, bu diziler, transkripsiyon makinesine bağlanan ve gen ekspresyon seviyesini kontrol eden güçlendiriciler veya susturucular olarak işlev görebilir.

İkincisi, korunan diziler, pre-mRNA olgunlaşmasını ve stabilitesini düzenleyen uzun kodlamayan RNA’lara kopyalanabilir.

Üçüncüsü, bu diziler kromozomlar arasında fonksiyonel etkileşime izin verebilir ve çekirdek içinde farklı gen ekspresyon modellerine sahip kromozom bölgelerini tanımlamaya yardımcı olabilir.
Çok tür korunmuş dizilerdeki nadir mutasyonlar genellikle yeni türlerin evriminde kritik bir adımı temsil eder.

Örneğin, primat genomları, nöral gelişim genlerinin yakınında yüksek oranda korunmuş spesifik dizileri kapsar. Yaklaşık 6 milyon yıl önce, bu korunmuş diziler, insan soyunun evrimine yol açan istisnai oranlarda nükleotid değişikliklerine uğradı.

İnsan Hızlandırılmış Bölgeleri veya HAR’lar olarak adlandırılan bu bölgeler, beyin gelişiminin kritik aşamalarında ve gelişmiş bilişsel işlevlerde yer alır.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for